IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В повседневной жизни мы вынуждены часто сталкиваться с понятиями, которые в прямом и переносном смысле «режут»наш слух. Это слова, которые в современном мире не понаслышке известны каждому из нас, а именно это - шум, звук и вибрация. Благодаря развитию промышленности, неустанному техническому прогрессу и обилию всевозможной техники, мы, независимо от нашего местонахождения, постоянно находимся в эпицентре различных шумовых, звуковых и вибрационных колебаний. Проходят ли эти воздействия на наш организм бесследно или оставляют после себя некие последствия? А если оставляют, то какие?Целью нашего исследования станет изучение влияния звуковых и вибрационных колебаний на организм человека.

В соответствии с этими целями, мы будем преследовать следующие задачи:

1. Дать определение понятиям: а) звук и звуковые колебания;

б) вибрация и вибрационные колебания;

в) шум

1. Рассмотреть влияние звуковых колебаний на организм

2. Рассмотреть влияние вибрационных колебаний на организм

3. Рассмотреть влияние шума на организм

4. Предложить способы уменьшения шумового воздействия

Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде. В узком смысле под звуком имеют в виду эти колебания, рассматриваемые в связи с тем, как они воспринимаются органами чувств животных и человека

По своей природе звук представляет собой механические упругие волны, которые способны распространятся в твердых телах, в жидкостях, в газах. Источники звука звуковые колебания вызывают вибрацией (механическим колебанием), которая зачастую глазу незаметна. К источникам звука можно отнести физические тела, осуществляющие колебания в секунду (дрожь или вибрацию) с частотой в 16-20000 раз. Звуковые колебания могут вызывать твёрдые тела (струна, земная кора), газообразные (струя воздуха), жидкие (морские волны).

Среди характеристик звука принято выделять два параметра: тембр - частота звуковых колебаний; громкость - амплитуды звуковой волны. Единицей громкости звука принято считать 1 Бел (её назвали по имени одного из изобретателя телефона - Александра Грэхема Белла). Практически один Бел не используется, удобнее пользоваться децибелами, равными одной десятой Бел. Чтобы иметь наглядное представление о размерности громкости следует принять во внимание, что 10 дБ – это шепот; 20–30 дБ соответствуют обычному шуму в жилом помещении; 50 дБ – это средней громкости разговор; с силой шума в 80 дБ работает двигатель грузовика; физиологический болевой порог у человека наступает при 130 дБ. Особым видом звуковых колебаний является ультразвук, весьма эффективное средство в руках медиков и других исследователей. К таким колебаниям относятся волны с частотами за 20 000 Гц. Этот вид колебаний обладает целым рядом уникальных свойств. Проходя через воду, ультразвук вызывает её кипение (кавитацию) с возникновением гидравлического удара.

С помощью ультразвука можно отрывать элементы от поверхности металла, дробить твердые тела. Ультразвук позволяет смешивать жидкости, которые в обычных условиях не смешиваются, к примеру, эмульсии с масляной основой. Ультразвук позволяет производить омыление жиров. Этот принцип лежит в устройстве стиральных машин. Свойство ультразвука производить дробящий эффект нашло применение в ультразвуковых паяльниках.

Особый вид колебаний до 16 Гц получил название инфразвук. Известно, что колебания этой частоты способны оказать болезненное влияние на организм человека. При частотах 4-8 Гц ощущается вибрация внутренних органов, частота в 12 Гц провоцирует приступ морской болезни. Источниками инфразвука могут стать машины и механизмы с большими поверхностями, которые совершают механические колебания низкой частоты (механическое происхождение) или потоки жидкостей и газов с турбулентными свойствами (гидродинамическое или аэродинамическое происхождение).

Каждый человек воспринимает звук по-разному. Многое зависит от возраста, темперамента, состояния здоровья, окружающих условий.Известно, что ряд таких серьезных заболеваний, как гипертоническая и язвенная болезни, неврозы, желудочно-кишечные, заболевания кожи, патологические изменения, связаны с перенапряжением нервной системы в процессе труда и отдыха.Инфразвук может «сдвигать» частоты настройки внутренних органов. Во многих соборах и церквях есть столь длинные органные трубы, что они издают звук частотой менее 20 Гц.

Резонансные частоты внутренних органов человека:

Частота (Гц) для определенных органов, например, для головы составляет 20–30 Гц, для глаза - 40–100 Гц, для вестибулярного аппарата - 0.5–13 Гц, для сердца - 4–6 Гц, для желудка - 2–3 Гц, для кишечника - 2–4 Гц, для брюшной полости -4–8 Гц, для почек - 6–8 Гц, для рук - 2–5 Гц, для позвоночника - 6 Гц.

Инфразвук действует за счет резонанса: частоты колебаний при многих процессах в организме лежат в инфразвуковом диапазоне:сокращения сердца 1-2 Гцдельта-ритм мозга (состояние сна) 0,5-3,5 Гцальфа-ритм мозга (состояние покоя) 8-13 Гцбета-ритм мозга (умственная работа) 14-35 Гц

При совпадении частот внутренних органов и инфразвука, соответствующие органы начинают вибрировать, что может сопровождаться сильнейшими болевыми ощущениями. Биоэффективность для человека частот 0,05 — 0,06, 0,1 — 0,3, 80 и 300 Гц объясняется резонансом кровеносной системы. Здесь имеются некоторые статистические данные. В опытах французских акустиков и физиологов 42 молодых человека в течении 50 минут подверглись воздействию инфразвука с частотой 7.5 Гц и уровнем 130 дБ. У всех испытуемых возниклозаметное увеличение нижнего предела артериального давления. При воздействии инфразвука фиксировались изменения ритма сердечных сокращений и дыхания, ослабление функций зрения и слуха, повышенная утомляемость и другие нарушения. А частот 0,02 — 0,2, 1 — 1,6, 20 Гц — резонансом сердца. Легкие и сердце, как всякие объемные резонирующие системы, также склонны к интенсивным колебаниям при совпадении частот их резонансов с частотой инфразвука. Самое малое сопротивление инфразвуку оказывают стенки легких, что, в конце концов, может вызвать их повреждение.

Наборы биологически активных частот не совпадают у различных животных. Например, резонансные частоты сердца для человека дают 20 Гц, для лошади — 10 Гц, а для кролика и крыс — 45 Гц.

Значительные психотропные эффекты сильнее всего выказываются на частоте 7 Гц, созвучной альфа ритму природных колебаний мозга, причем любая умственная работа в этом случае делается невозможной, поскольку кажется, что голова вот-вот разорвется на мелкие кусочки. Инфра частоты около 12 Гц при силе в 85–110 дБ, наводят приступы морской болезни и головокружение, а колебания частотой 15–18 Гц при той же интенсивности внушают чувства беспокойства, неуверенности и, наконец, панического страха.

Вибрация (лат. Vibratio — колебание, дрожание) — механические колебания. Вибрация — колебание твёрдых тел. О вибрации также говорят в более узком смысле, подразумевая механические колебания, оказывающие ощутимое влияние на человека. В этом случае подразумевается частотный диапазон 1,6—1000 Гц. Понятие вибрация тесно связано с понятиями шум, инфразвук, звук.

По способу передачи различают общую вибрацию, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека, а также локальную вибрацию, передающуюся через руки или ноги человека, а также через предплечья, контактирующие с вибрирующими поверхностями.

В зависимости от источника возникновения различают следующие виды вибраций:

• локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного механизированного (с двигателями) инструмента;

• локальная вибрация, передающаяся человеку от ручного немеханизированного инструмента;

• общая вибрация 1 категории — транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах транспортных средств, движущихся по местности, дорогам и пр.

• общая вибрация 2 категории — транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений и т. п.

• общая вибрация 3 категории — технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющих источников вибрации.

• общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внешних источников.

• общая вибрация в жилых помещениях и общественных зданиях от внутренних источников.

Длительное воздействие вибрации на организм человека приводит к серьезным последствиям под названием «вибрационная болезнь». Это профессиональная патология, которая возникает в результате длительного влияния на организм человека производственной вибрации, превышающей предельно допустимый уровень (ПДУ). Болеют, как правило, мужчины среднего возраста.

Вибрация может действовать как локально (например, на рабочие руки), так и на весь организм. Но в любом случае она способна к распространению, отражаясь на нервной и опорно-двигательной системе. Гасится вибрация благодаря эластическим свойствам мышц, связок, хрящей.

Кроме того, от длительной вибрации страдает сердечно-сосудистая система и особенно - микроциркуляторное русло. При общей вибрации часто поражается орган равновесия (вестибулярный аппарат), что сопровождается головокружением, шаткой, неустойчивой походкой, таких пациентов часто беспокоит тошнота, иногда двоится в глазах. Труднее переносятся поездки в транспорте, особенно в поездах.

Перечисленные выше реакции организма являются специфическими для вибрационной болезни и их присутствие обязательно для постановки диагноза.

К неспецифическим симптомам вибрационной болезни относят:

• нарушения иммунитета, эндокринной функции, обмена веществ;

• сгущениекрови;

• опущение органов брюшной полости и малого таза, что вызывает нарушение их функций, и в первую очередь - желудочно-кишечного тракта.

Поражение нервной системы заключается в том, что в результате прямого действия вибрации на рецепторы повышается их возбудимость. Это приводит к хронической (застойной) активации центров вибрационной чувствительности, от которых возбуждение распространяется на соседние центры коры головного мозга (сосудодвигательный, центр терморегуляции, боли). Все это формирует синдром вегетативно-сенсорной полиневропатии (ноющие боли в руках, ногах, мышцах, их дрожание, похолодание рук, постоянно мерзнут ноги, возможен отек).

Ангиодистонический синдром (нарушение тонуса кровеносных сосудов) также очень характерен для вибрационной болезни. Возникает он в результате поражения как сосудодвигательного центра, так и непосредственного механического влияния вибрации на сосуды. Вибрация способствует повреждению внутренней стенки артерии, здесь появляются тромбы, которые с током крови переносятся в более мелкие сосуды и их перекрывают. В результате пораженная часть тела синеет, становится холодной, теряется ее чувствительность. Спустя время могут появляться длительно незаживающие язвочки. Этому способствует также сосудосуживающее действие высокочастотной вибрации, повышение вязкости крови. В случае общей вибрации, значительно повышается риск инфарктов, инсультов, артериальной гипертензии.

Как говорилось выше, вибрационные колебания гасятся мягкими тканями опорно-двигательного аппарата - это положительная сторона. Однако, с течением времени, связки, хрящи и мышцы, находящиеся под постоянным действием вибрации, становятся очень грубыми, в них появляется плотная, рубцовая ткань (подобно мозолям на ладонях после длительной физической нагрузки) – это негативные последствия. Такие рубцы препятствуют нормальной работе органов: связки становятся менее прочными, легче разрываются при большой нагрузке; движения в суставах затрудняются, здесь появляются боли, припухлость; повышается мышечная усталость, боль, снижается сила мышц, они уменьшаются в размерах (атрофия).

Лечение вибрационной болезни основано на двух принципах. Первый - это исключение воздействия вибрации на организм (этиологический принцип).

Второй - комплексное лечение всех возникших симптомов. Здесь применяются анальгетики, препараты, улучшающие кровообращение, нейропротекторы, на опорно-двигательный аппарат назначаются физиопроцедуры, рефлексотерапия и другие (патогенетический и симптоматический принцип лечения).

Шум как гигиенический фактор — это совокупность звуков различной частоты и интенсивности, которые воспринимаются органами слуха человека и вызывают неприятное субъективное ощущение .Шум как физический фактор представляет собой волнообразно распространяющееся механическое колебательное движение упругой среды, носящее обычно случайный характер. Известно, что упругие волны в среде, имеющие частоту в пределах от 16 Гц до 20 кГц, называют звуковыми. При частоте ниже 16 Гц волны называются инфразвуком, а при частоте выше 20 кГц – ультразвуком. Звуковые волны создают в среде области переменного сжатия и разряжения с соответствующим изменением давления в сравнении с давлением в невозмущенной среде. Переменная составляющая давления называется акустическим давлением и определяет восприятие человеком звука.

Ухо человека – это совершенный прибор, способный реагировать на звуки, различающиеся по интенсивности в 1012 раз.

Уровни шума измеряются в единицах, выражающих степень звукового давления. Они связаны с именами двух известных ученых - А. Г. Белла, изобретателя телефона, и немецкого физика Генриха Герца. В Беллах или чаще, в децибелах измеряется относительная громкость звука. Децибел это десятикратный логарифм отношения интенсивности звуковой энергии к ее значению.

Шумомер — прибор для объективного измерения уровня звука. Не следует путать этот параметр с уровнем громкости. Не всякий прибор, измеряющий шум, является шумомером. Существует российские и международные стандарты, устанавливающие требования к этим приборам. В России пока еще действует советский стандарт ГОСТ . В 2008 этот ГОСТ гармонизирован с европейским стандартом МЭК 61672-1 (IEC 61672-1), результатом чего стал новый ГОСТ Р 53188.1-2008.Фактически шумомер представляет собой микрофон, к которому подключен вольтметр, отградуированный в децибелах. Поскольку электрический сигнал на выходе с микрофона пропорционален исходному звуковому сигналу, прирост уровня звукового давления, воздействующего на мембрану микрофона, вызывает соответствующий прирост напряжения электрического тока на входе в вольтметр, что и отображается посредством индикаторного устройства, отградуированного в децибелах.

Как и любое другое образовательное учреждение, наш ВУЗ подвергнут шумовому загрязнению. Окна многих кабинетов выходят на дорогу, по которой нескончаемым потоком едет автотранспорт. Шум, создаваемый проходящими машинами, составляет около 80-90 дБ. Ко всему прочему, такой шум отрицательно влияет на работоспособность учеников, отвлекает их внимание. Конечно, хорошие стеклопакеты несколько уменьшают этот шум, но стоит открыть окно – и в класс снова врывается грохот машин.

Были проведены замеры уровня шума в четырех аудиториях, при открытых и закрытых окнах.

Уровень шума во всех аудиториях, во время занятия не превышает допустимый и составляет 52-55 дБ. Уровень шума при открытых окнах существенно выше - 64,7 дБ. Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:

1.  

   1. Уровень шума в аудиториях во время занятий соответствует нормально-допустимому значению.

   2. Главным источником шумового загрязнения в аудиториях является автомагистраль.

При поиске способов подавления шума мы обнаружили следующие советы, которые помогут каждому из нас снизить уровень шумового загрязнения:

1. Внешние стены должны иметь звукоизоляцию

2. Двойные стекла существенно снижают шум

3. Высадите деревья между домом и дорогой

4. Замените тонкие двери более основательными

5. Настелите толстые ковровые покрытия с хорошей прокладкой

Код для цитирования: Скопировать